Medições do tempo de percurso das ondas L cr

Realizou-se a medição dos tempos de percurso da onda Lcr para avaliar o comportamento da onda no material, obtendo as diferenças de TOFs entre as amostras e a variação do mesmo ao longo de cada corpo de prova.

Para isso foram utilizadas as amostras de compósito e os equipamentos descritos anteriormente, em 4.2.1. Os transdutores foram fixados nas sapatas de Rexolite, com inclinação de 15°, conforme anteriormente mencionado, ângulo calculado através da lei de Snell para gerar a onda Lcr, segundo a equação 2.7. Essas sapatas foram fixadas em um suporte de alumínio, com a finalidade de manter constante a distância entre os transdutores. O conjunto foi chamado de probe (sonda) e é apresentado na Figura 4.7.

Figura 4.7 - Conjunto probe gerando onda Lcr na amostra de compósito (Santos et al, 2014)

Foi usado carbogel para acoplar os transdutores com as sapatas e a probe com a amostra. Seu uso fez-se necessário para permitir um acoplamento acústico adequado devido às diferenças de impedância dos materiais, visto que estas interferem no percentual de onda refletida e transmitida. Costuma-se utilizar gel, óleo mineral e água como agente de acoplamento, este último usado na técnica de imersão. O gel, que é o mais utilizado evita a presença de bolhas de ar entre a superfície do transdutor e da peça, diminuindo a resistência da transmissão de onda (ITAKURA et al., 2012).

Conforme já estudado por outros pesquisadores (ANDRINO, 2003; MIYAURA, 2009), deve-se manter o controle da força aplicada sobre a probe, para não haver interferência nas medições. Para ter certeza do melhor método a ser utilizado neste trabalho foram realizados testes de medição do TOF nas amostras. No primeiro a probe foi fixada a um sistema pneumático que exerce uma força constante para acoplar a amostra com a probe, como é indicado na Figura 4.8. No segundo teste, foi utilizado um bloco com peso de 2,31kg sobre a probe. Para não haver flexão na amostra devido aos esforços aplicados sobre o conjunto probe/amostra, as amostras foram colocadas em contato com uma base de apoio.

Os dados alcançados foram comparados aos obtidos por Santos et al. (2014). Estes, por sua vez, foram calculados neste trabalho utilizando a equação 4.1, a mesma equação 2.24, já desenvolvida, já que os valores para a distância percorrida pela onda, constante acustoelástica e tempo de referência são conhecidos.

A equação 4.1 que relaciona a variação de tensão com o tempo de percurso da onda no material pela teoria da acustoelasticidade, é dada por:

𝑑𝜎 =

11.𝑡0

𝑑𝑡

Nesta, t0 é o tempo de referência, E é o módulo de elasticidade, L11 é a constante acustoelástica. Como a distância entre os transdutores permanece constante em todas as amostras e é conhecida, aproximadamente117 mm, e a velocidade da onda longitudinal medida é 8935 m/s, o t0 pode ser obtido, sendo 1,3094 x 10-5 segundos. Foram calculados os tempos de percurso e fez-se a comparação desses dados com os valores obtidos nos dois testes, com o peso e com o sistema pneumático.

Figura 4.8 - Probe fixada a um sistema pneumático.

Primeiramente realizou-se a medição dos tempos de percurso com os transdutores afastados a maior distância possível sobre a amostra, e, posteriormente, foram medidas três posições diferentes na superfície da mesma amostra, com a diminuição da distância entre os transdutores, conforme explicado a seguir:

- 1º Caso: Onda Lcr percorrendo toda a superfície livre da amostra

Nessa etapa, foram realizadas cinco medições em cada amostra, sendo que em cada medição cinco gravações de tempo e temperatura foram feitas, totalizando a gravação de 25 dados de cada parâmetro da amostra. Após cada medição o conjunto probe – amostra foi separado e fez-se a troca do gel acoplante. Nessas medições a probe foi colocada em uma posição sobre a amostra que permitia que os transdutores ficassem separados na maior distância possível, conforme a Figura 4.9, na qual a base da probe é indicada com 150 mm, porém a distância percorrida pela onda é de 117 mm.

Tais medições foram realizadas aproximadamente na mesma temperatura, 24°C com variação de 0,5°C para mais ou para menos. A temperatura foi controlada com o ar condicionado da sala em que foram feitos os experimentos, sendo monitorada por um termopar colocado em contato com a superfície da amostra.

Esse procedimento foi realizado tanto para as medições que utilizam o sistema pneumático quanto para as medições usando o bloco de peso sobre a probe. Na Figura 4.10 há um fluxograma indicando as etapas realizadas.

Os dados obtidos foram colocados em planilhas do Excel®, onde foram calculados a média e os desvios para os tempos e as temperaturas, permitindo conhecer o TOF mais provável de cada amostra e sua dispersão.

Figura 4.9 - Esquema mostrando as posições da amostra em que a probe de onda Lcr foi colocada para as medições.

Figura 4.10 - Fluxograma das etapas realizadas nas medições do TOF da onda Lcr no 1º Caso

- 2º Caso: Onda Lcr percorrendo distâncias menores na superfície da amostra

Depois de conhecer o TOF em cada amostra, decidiu-se analisar as medições feitas com menores distâncias de percurso da onda Lcr, com a finalidade de averiguar o comportamento da onda através de cada parte da amostra, buscando saber se havia variações do tempo de percurso em um mesmo corpo de prova. Isso permitiria uma resolução maior na identificação de possíveis não uniformidades. Dessa forma, a distância entre os transdutores foi reduzida, permitindo posicionar a probe em três regiões diferentes, conforme indicadas nas Figura 4.11 e Figura 4.12.

Figura 4.11 - Esquema das três posições numeradas na amostra em que a probe foi colocada para as medições com as ondas Lcr, as letras indicam a ordem da

realização das medições .

Figura 4.12 – Esquema com as posições separadas para melhor visualização o posicionamento da probe.

Na Figura 4.11, cada posição em que a probe foi colocada sobre a amostra está marcada com uma cor diferente para melhor diferenciá-las e as mesmas também estão numeradas, a distância indicada refere-se a distância aproximada percorrida pela onda, que foi de 80 mm. Além disso, tem-se a indicação por letras em cada retângulo referente à ordem em que a medição do tempo de percurso foi realizada. Inicialmente foram medidas as áreas próximas as laterais e, por último, o meio da amostra, para desse modo não ocorrerem medições consecutivas em áreas adjacentes.

Foram realizadas três medições em cada posição da amostra, sendo que em cada medição foram gravadas dez dados de tempo de percurso e dez de temperatura. Para cada uma das três rodadas de medição do TOF foi seguida a sequência das posições a, b e c, já mencionada. Um fluxograma dessas etapas é apresentado na Figura 4.13.

Figura 4.13 - Fluxograma das etapas realizadas nas medições do TOF da onda Lcr no 2º Caso Montagem da Probe

no sistema pneumático e ajuste do sistema de aquisição para medir o

TOF da onda Lcr. É feita a marcação e numeração das posições a serem medidas. É ajustada a temperatura do laboratório através do aparelho de ar condicionado Temperatura da amostra alcança valor desejado para iniciar o

experimento. É feita a limpeza da superfície da amostra e aplicação do gel acoplante. É posicionada a probe na

posição a ser medida e feita gravação dos tempos

de percurso.

Finaliza o experimento com

essa amostra. É medida a posição ‘a’, seguida

pela medição da posição ‘b’ e depois da posição ‘c’ na mesma

amostra. A amostra já foi medida três vezes. Todas as amostras já foram medidas três vezes.

Troca de amostra. O ensaio é

finalizado e os dados são analisados. SIM NÃO SIM SIM NÃO NÃO

A temperatura também foi monitorada nessa etapa com o auxílio do conjunto termopar/modulo de condicionamento, sendo que a temperatura na sala em que se realizou o experimento permaneceu aproximadamente constante durante todo o experimento, 24°C, com pequenas variações de, no máximo, 0,5°C.